DE2143732A1 - Heizungs- und belueftungsanlage fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

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VOLKSWAGEHv/ERK Aktiengosellschaft 318ο Wolfsburg

Unser Zeichen: K 1149
9704-Zi/Sa

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Heizungs·- und Belüftungsanlage für Kraftfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Heizungs- und Belüftungsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem im Fahrzeug angeordneten Luftsammelkasten, der über Lufteintrittsöffnungen in der Außenhaut deu Fahrzeugs im Sfcaudruckgebiefc in der Nähe der Frontscheibe mit der Außenatmosphare und über Luftaustritttsöffnungon mit dem Fahrzeuginrienraum in Verbindung steht, sowie mit einem dio Luft dui'ch den Luftsammelkasten blasenden Gebläse»

Heizungs- und Belüftangsanlagen in Kraftfahrzeugen haben ganz allgemein die Aufgabe, die Innenflächen der Fensterscheiben frei von Kondenswasser und Vereisungen zu halten und für ein behagliches Klima im Fahrzeuginnenraum zu sorgen. D.x die Aufmerksamkeit und Leistung des Menschen weitgehend von dem ihn umgebenden Klima abhängen, ist es im Sinne der allgemeinen Verkehrssicherheit von großer Bedeutung, daß sich der Fahrer des Kraftfahrzeuges in einem Klima befindet, das seinem Behaglichkeitsempfinden voll und ganz entspricht.

Mit den bisher bekannten Heizungs- und Belüftungßanlagen für Kraftfahrzeuge ist ea jedoch nicht möglich, ein einmal erreichtes, als behaglich empfundenes Klima

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im Fahrzeuginnenraum aufrecht zu erhalten, wenn si.ch die Fahrgeschwindigkeit den Fahrzeugs ändert. Bei all den bekannten Heizungs- und Belüftungseinrichtungen ist das im Innenraum eines Kraftfahrzeugs herrschende Klima somit in sehr starkem Maße von der Fahrgeschwindigkeit und der Fahrweise des Fahrers abhängig. Wenn beispielsweise in einem mit herkömmlichen Heizungseinrichtungen ausgestatteten Fahrzeug bei einer Geschwindigkeit von etwa 50 km/h durch eine entsprechende Einstellung der Heizungseinrichbungen im Inneren des Kraftfahrzeuges eine als angenehm empfundene Temperatur herrscht, steigt diese Temperatur mib aunehmender Fahrgeschwindigkeit stark an, obgleich die Einstellung der Ileizungseinrichtung unverändert geblieben ist. Der Temperaturanstieg kann so groß sein, daß das die Fahrseuginsasseh umgebende Klima ausgesprochen unangenehm wird und der Fahrer gezwungen inb, die Heizung nachzuregulieren. Wenn auf der anderen Sei Lo im Fahrzeuginnenraum bei einer hohen Fahrzeuge schwind Lgkeit eine als angenehm empfundene Temperatur herrschb, nimmt diese Temperatur bei unveränderter Einstellung der Heizung nach einer Vermindung der Fahrgeschwindigkeit stark al·. Auch hier ist der Fahrer gezwungen, die Heizung nachzureg.-riieren, um im Innenraum des Krafbfahrzeuges ein behagliches Klima zu schaffen. Wenn beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit aufgrund der örblichen Gegebenheiten häufig geänderb werden muß, müssen auch die herkönmlichen Heizungs- und Belüftungsanlagen ständig neu eingestellb werden, um ein behagliches Klima im Fahrzeuginnenraum zu schaffen. Dieses sbändige Hachregulieren der Heizungs- und Belüftungsanlage erfordert ein erhebliches Geschick, über das im allgemeinen nur erfahrene Kraftfahrzeugfahrer verfugen.

Die Ursache für die Abhängigkeit der Temperatur im Fahrzeuginnenraum von der Fahrgeschwindigkeit liegt da-

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rin, daß entspisehend dom fltaudruck vor den in der Nähe dor Frontscheibe befindlichen Lufteintrittsöffnungen der Heizungs- und Belüftungsanlage eine mehr odeic weniger große Luftmenge in den Fahrzeuginnenraum gefördert wird. Bei hoher iahrzeuggeschwindigkeit wird also eine wesentlich größere Luftmenge in den Fahrzeuginnenraum gefördert als bei einer geringen Fahrzeuggeschwindig-. keit. Eine große Luftmenge durchströmt die Hei üungsanlage mit einer wo»entlieh größeren Geschwindigkeit als eine kleine Luftsnenge. Da die größere Luftmenge die Heizungsanlage ra&cher durchströmt und infolge dessen ihre Verveilzeit in der Heizung geringer ist, als es bei einer kleineren Luftmenge mit einer kleineren Iirucliströipgesehwindigkeit der Pail ist, verläßt die große Luftmenge die Heizungsanlage mit einer geringeren Temperatur als die kleine Luftmenge. Obgleich die .Austrittstemperatur der großen Luftmenge geringer ist als die der kleinen Luftmenge, wird dem Fahrzeuginnenraum je Zeiteinheit durch die große Luftmenge aufgrund der größeren Durchströmgecchwindigkeit.eine größere Wärmemenge zugeführt als es mit der kleinen Luftmenge möglieh ist. Aufgrund der größeren, zugeführten Wärmemenge nimmt auch die Irnentemperatur des Kraftfahrzeugs zu.

Während dem Fahrzeug durch die Heizungsanlage entsprechend den oben aufgeführten Gesetzmäßigkeiten Wärme zugeführt wird, wird dem Fahrzeug auf der anderen Seite durch die Außenatmosphäre und den Fahrtwind Wärme entzogen. Das Ausmaß der abgeführten Wärmemenge wird bestimmt durch die Temperaturdifferenz zwi sehen dem Fahrzeuginncnrauia und der Außenatiaonphäre, durch die Strömungsgeschwindigkeit der Luft an der Außen- und Innenwand des Kraftfahrzeugs und durch die Wärmedurchgangszahl, in die die beiden Wärmeübergangs: zahlen beim Wärmeübergang von der Luft an die Fahri-eugwand und die Wärmelei tfc'ahl der Fahrzeugwand eingehen.

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Die Temperaturdifferenz zwischen Fahrzeuginnenraum und AußenatmoSphäre hängt im wesentlichen von vorgegebenen Größen ab, die über eine Zeitspanne als konstant* angesehen werden können, die beim Fahren eines Kraftfahrzeuges von Interesse ist. Da sich >^:s vorgegebenen Größen, nämlich die Fahrzeuginnentomperatur und die Außentemperatur und somit die Temperaturdifferenz nicht mit der Fahrzeuggeschwindigkeit ändern, kann die Temperaturdifferenz für die nachfolgenden Überlegungen außer Betracht bleiben.

Die Strömungsgeschwindigkeit der an der Außenhaut des Fahrzeugs vorbeistreichenden Luft nimmt mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit zu. Je größer jedoch die 'Geschwindigkeit der an der Außenhaut des Fahrzeugs vorbeistreichenden Luft ist, desto größer ist die Kühlwirkung der Luft und desto größer sind die von der Luftabgeführten Wärmemengen. Mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit nehmen also die vom Fahrzeug abgeführten Wärmemengen eu«

In die Wärmedurchgangszahl gehen die beiden Wärmeübergangszahlen an der Außen- und Innenseite der Fahrzeugwand ein. Der Wert für die Wärmeübergangszahlen hängt in starkem Maße von der Art der Strömung an den Übergangsflachen ab. So hat beispielsweise die Wärmeübergangszahl bei einer laminaren Strömung einen anderen Wert als bei einer turbulenten Strömung. Die Art der Strömung hängt wiederum von der Reynoldszahl ab< die durch die Strömungsgeschwindigkeit bestimmt wird. Dies bedeutet also, daß die Wärmeübergangszahlen und damit die WärmedurchgangsKahl von der Strömungsgeschwindigkeit den Fahrzeugs abhängen. Da mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit auch der Lufic3urohsatz durch das Fahrzeugimiore hu nimmt und sich nnnii bei Änderung der Fahr-

it auch die LuJ 1 r-irömung an der 3nnen-

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seite der Fahrzeugwand ändert, ist nicht nur die Wärmeubergangszahl an der Außenseite der Fahrzeugwand sondern auch die Übergangszahl an der Innenseite der FaIIrzeugwand bei wechselnden Fahrgeschwindigkeiten einer Änderung unterworfen. Ganz allgemein läßt sich sagen, daß die Wärinedurchgangszahl mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit zunimmt und somit die Abfuhr einer größeren Wävmemenge ermöglicht.

Zusammenfassend läßt sich also feststellen, daß sowohl die Wärmeaufuhr in den Innenrauni des Kraftfahrzeuges bei einer vorgegebenen Einstellung der Heizung als auch die Wärmeabfuhr aus dem Kraftfahrzeug mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit zunehmen. Wenn sich nun die zugeführte Wärmemenge und die abgeführte Wärmemenge bei zu- oder abnehmender Geschwindigkeit die Waage hielten, rl. h. wenn die bei jeder Fahrgeschwindigkeit zugeführte Wärmemenge gleich der abgeführten Wärmemenge wJire, würde die einmal eingestellte und als angenehm empfundene Temperatur im Fahrzeuginnenraum konstant bleiben. In Wirklichkeit halten »β sich jedoch die zugeführte Wärmemenge und die abgeführte Wärmemenge bei de:.i verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten nicht die Waage, Die zugeführte Wärmemenge nimmt mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit wesentlich stärker zu als üie abgeführte Wärmemenge. Dies führt zu einer unerwünschten Erhöhung der Temperatur des Fahrzeuginnenraums.

Man war nun bestrebt, Haßnahmen zu treffen, mit weichen die Wärmezufuhr mit steigender Fcihrgesohwindigkei t gedrosselt werden kann, um sie in ti twa auf den Wert der Wärmeabfuhr zu bringen und eine von dec Fahrgeschwindigkeit unabhängige, konstante Temperatur im Fahrzeugiimenraum zu erreichen. Es wurden bereits umfangreiche Anstrengungen unternommen, um die Leistung der Heizung in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit zu regeln.

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So wurden beispielsweise mit dem Kühlwasser des Hotors gespeiste Heizungen gebaut, durch die das Wasser mit Hilfe einer vom Motor angetriebenen Wasserpumpe hindurchgdrückt wird. Da die Drehzahl der Wasserpumpe von der Drehzahl des Motors abhängt, wird entsprechend der Motordrehzahl eine mehr oder weniger große Menge an Wasser durch die Heizung hindurchgeschickt und somit eine mehr oder weniger große Wärmemenge an die an der Heizung vorbeistreichende Luft abgegeben. Die von der Heizung abgegebene Wärmemenge hängt somit von der Drehzahl des Motors, nicht jedoch von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ab. Man hat auch bereits versucht, die Leistung der Heizung durch Drosselung der durch die Heizung durchgesetzten Wassermenge zu verringern. Wenn die Drosselung der Wassermenge konstant ist, ist die Heizungsleistung bei einem großen Wänaebedarf zu gering. Wenn auf der anderen Seite die Drosselstelle beliebig einstellbar ist, muß der Fahrer das die Drosselung bewirkende Tentil entsprechend der Änderung der Motordrehzahl stebs neu einstellen. Da sich die Motordrehzahl bei jedem Schalten ändert, wechselt die Motordrehzahl sehr stark, so daß ein ständiges Nachntellen des Drosselventils erforderlich ist, was nur mit sehr großer Geduld und sehr großer Übung zu dem gewünschten Ergebnis führt.

Da es mit der oben skizzierten,wasserseitigen Regulierung der Heizleistung der Heizungsanlage nicht möglich war, eine von der Fahrgeschwindigkeit unabhängige, kern»taute Fahrzeuginnentempera tür zu schaffen, ist man zur Luftseitigeri Hoguiierung der Heizleistung der Ht; Lzungsanlage übergegangen. Wie oben aufgezeigt wurde, hängt die dom Fahrzeug zugoführte Wärmemenge von äer durch den Fahrzeuginnenraum durchgesetzten Luftmenge ab. Dio durchgesetzte Luftmenge wiederum ist von der Ct ti) I) ti «lea Staudruckes an den In der Außenhaut des Fan c; euguβ angeordneten Eintrifcbsöffnungen der Heizungs-

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und Belüftungsanlage abhängig. Es ist nun vorgeschlagen worden, den Staudruck durch Verringerung des Eintrittsquersehnittes der Eintrittsöffnungen zu verringern. Eine derartige Verringerung des Eintrittsquerschnittes vermindert jedoch den Luftdurchsatz "bei geringen Fahrgeschwindigkeiten der Art, daß die durchgeBetsten Luftmengen nicht mehr ausreichen, dein Fahrzeuginnenraum die erforderliche Wärmemenge zuzuführen. Ebenso wurde bereits vorgeschlagen, die Eintrittsöffnungen der Hei-zungsanlagen aus dem Bereich des größten Staudruckes in der Mitte vor der Frontscheibe des Fahrzeugs herauszunehmen und mehr nach den Seiten des Fahrzeugs zu versetzen, da der Staudruck nach den Seiten hin abnimmt. Gemäß einem anderen Vorschlag sollte der Staudruck vor den Eintrittsöffnungen der Heizungsanlage durch Abschirmbleche vermindert werden, die in geeigneter Weise vor öen Eintrittsöffnungen der Heizungsanlage angeordnet sind. Durch diese Abschirmbleche soll die ankommende Luft etwas von den Eintrittsöffnungen t'.bgslenkt und hinter den Abschirmblechen ein verminderter Druck geschaffen werden, so daß der Druck der durch die Eintrittsöffnungen eintretenden Luft und dami c die Durchsatzmenge der Luft vermindert wird. Davon abgesehen, daß vor den Lufteintrittsöffnungen angeordnete Abschirmbleche das ästhetische Aussehen eir.es Fahrzeuges nicht unbedingt erhöhen und zudem einen unnötigen Schmutzfänger darstellen und auch Verletzungen vo'i Personen begünstigen, konnte weder mittels dieser Abschirmbleche noch mit Hilfe der anderen oben aufgezeigten Maßnahmen -zur Verminderung des Staudruckes vor den Eintrittsöffnungen der Heizungsanlage eine von der Fahrgeschwindigkeit im wesentlichen unabhängige Temperatur im Fahrzeuginnenranin erreicht werden.

Während die durch den Fahrzeug nnenraum durchgeseizio Luftiüenge bei einer HeizungiiaulDge ohne Gebläse itt wesentlichen linear mit der !Vuj^bno ϋο.ι Tiilirgr.nchui;j<l i>,-

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fceit zunimmt, steigt der Luftdurchsatz bei Verwendung eines Gebläses mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit in geringerem Maße an, als es bei einer Heizungsanlage ohne Gebläse der Fall ist. Diese Tatsache beruht darauf, daß das ständig mitlaufende Gebläse.der Luftströmung einen Widerstand entgegensetzt. Mit Eadial-,' gebläsen ist dabei eine wesentlich bessere Wirkung zu-· ersielen als mit Axialgebläsen, da die Radialgebläse der durchströmenden Luft einen größeren Widerstand entgegensetzen als Axialgebläse. Wenn auch durch die Verwendung der Gebläse die oben aufgezeigten Maßnahmen zu ' einem wesentlich besseren Ergebnis führen, kann selbst j bei der Verwendung von Gebläsen die den Innenraum der . Kraftfahrzeuge zugeführte Luftmenge bei weitem nicht bo reguliert werden, daß die durch die Luftmenge zugeftihrte Wärmemenge gleich der abgeführten Wärmemenge ißt. Mit anderen Worten ist es auch unter Verwendung Ton Gebläsen nicht möglich, eine von der Fahrgeschwindigkeit unabhängige, konstante Temperatur im Fahrzeug- ' innenraum zu erreichen.

Mit der Erfindung sollte daher eine Heizungs- und Belüftungsanlage geschaffen werden, mit welcher auf äußerst einfache Weise die zugeführte Luftmenge so ge-F steuert werden kann, daß die dem Innenraum des Kraftfahrzeuges zugeführte Wärmemenge unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit im wesentlichen gleich der abgeführten Wärmemenge ist. Mit anderen Worten sollte mit Hilfe der Erfindung eine Heizungs- und Belüftungseinrichtung geschaffen werden, mit welcher eine einmal erreichte und als angenehm empfundene Fahrzeuginnentemperatur unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit des

Fahrzeugs konstant gehalten werden kann, ohne daß ein Nachregeln der Heizung durch eine Bedienungsperson erforderlich ist. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der LuftBammelkasten über eine Leitung·

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mit einer Stelle der Fahrzeugaußenhaut verbunden ist, an welcher aufgrund des Fahrtwindes ein Unterdruck . herrscht.

Durch die Verbindung des Luftsammeikastens mit einer Stelle der Fahrzeugaußenhaut, an welcher ein Unterdruck herrscht, wird der im Inneren des Luftsammeikastens herrschende Druck, der im wesentlichen dem Staudruck vor den Eintrittsöffnungen der Heizungsanlage entspricht, in mehr oder weniger starkem Maße entspre* " chend der Fahrgeschwindigkeit vermindert. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann auf sehr einfache Weise ein der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, entsprechender Abbau des Staudrucks im Luftsammeikasten erreicht werden. Dies ist deshalb möglich, weil sowohl der Staudruck vor den Eintrittsöffnungen der Heizungs- und Belüftungsanlage als auch der Unterdruck an der mit dem Luftsammeikasten verbundenen Stelle mit steigender Geschwindigkeit zunehmen und sich somit in entsprechender Weise ausgleichen. Durch die erfindungsgemäße Heizungs-i;und Belüftungsanlage ist es möglich geworden, dem Fahrzeuginnenraum ohne besondere Regeleinrichtungen und Eegelmaßnahmen bei jeder Fahrgeschwind: glceit genau die Luftmenge zuzuführen, mit welcher dem Fahrzeuginnenraum eine Wärmemenge zugeführt uird, die im wesentlichen gleich der bei der betreffenden Geschwindigkeit abgeführten Wärmemenge ist. Mit anderen Worien iat es mit der erfindungsgemäßen Heizungs- und Belüftungsanlage möglich geworden, eine einmal eingestellte und als angenehm empfundene Fahrzeuginnentemperatur unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit ohne besondere Regeleinrichtungen und Regelmaßnahmen im wesentlichen konstant zu halten.

Wenn die mit dem Luftsammeikasten über eine Leitung verbundene Stelle der FahrzeugauBerihaut im Bereich eines

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Türspaltes liegt, ist die Leitungsöffnung einmal von außen nicht sichtbar und zum anderen den Witterungseinflüssen nicht ungehindert ausgesetzt. Darüberhinaus ist es äußerst einfach, die Leitung in Seitenpfosten der Tür anzuordnen. Da auch im Inneren des TürSpaltes im wesentlichen der gleiche Druck wie an der Außenhaut des Fahrzeuges herrscht, wird die Wirkung der erfindungsgemäßen Anlage nicht beeinträchtigt, auch wenn die mit dem Luftsammeikasten verbundene Leitung durch einen Türpfosten hindurch in den Türspalt mündet.

Die Leitung, welche den Luftsammeikasten mit einer Stelle niederen Druckes auf der Fahrzeugaußenhaut verbindet, wirkt wie eine Entlastungsleitung, welche einen übermäßigen Druck abbaut. Der im Luftsammeikasten herrschende Staudruck kann durch ein entsprechendes Abstimmen der Querschnitte der Eintrittsöffnungen und der Entlastungsleitung in beliebiger Weise beeinflußt werden.

Wenn die Leitung mit einer wahlweisen betätigbaren Verschlußklappe versehen ist, kann der Querschnitt der Entlastungsleitung beliebig geöffnet und geschlossen werden. Dies hat den Torteil, daß je nach Wunsch des Fahrers die maximal mögliche Luftmenge in deii Innenraum des Kraftfahrzeuges zu einem raschen Aufheizen auf eine gewünschte Temperatur geführt werden kann. Sowie cie gewünschte Temperatur erreicht ist, kann der Fahrer die VerBchlußklappe öffnen und den Querschnitt der Entlasbungeleitung freigeben. In dem Augenblick jedoch, in dem der Querschnitt der Entlastungsleitung freigegeben ist, wird dem Fahrzeuginnenraum eine Luftmenge zugeführt, mit welcher dem Fahrzeug eine Wärmemenge zugeführt wird, die im wesentlichen gleich der bei jeder Fahrgeschwindigkeit abgeführten Wärmemenge ist. Mit Hilfe der Erfindung kann durch eine einfache Betätigung

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der Verschlußklappe die Heizungs- und Belüftungsanlage durch einen einzigen Handgriff von einer Eetriebsstel-

lung für eine rasche Aufheizung in eine Betriebsstellung für eine konstante Innentemperatur umgestellt werden. Wenn sich die Außentemperaturen aus irgendeinem Grund rasch ändern sollten und eine entsprechende Anpassung der Heisang an die geänderte Temperaturlage erforderlich ist, braucht nur die Verschlußklappe geschlossen zu werden, τη die aaxiaal mögliche Heizleistung zu erreichen.

Bei den obigen Betrachtungen wurde vorausgesetzt, daß j die TeMtperaturdifferenz zwischen Fahrzeuginnenraum und Außenateosphäre konstant ist. Mit der Änderung der Temperaturdifferenz ändert sich natürlich zwangsläufig die vom Fahrzeug abgegebene Wärmemenge. In diesem Pall i ist natürlich ein Nachstellen und ein Nachregulieren ' der Heizungs- und Belüftungsvorrichtung erforderlich, da sich der Wärmebedarf in diesem Fall wie bei stationären Einrichtungen ändert.

Im nachstehenden wird die Erfindung anhand von Diagrammen näher erläutert. In den Diagrammen zeigen!

Figur 1 die Abhängigkeit der durchgesetzten

Luftmenge von der Fahrgeschwindigkeit sowie die Abhängigkeit des aus dem Produkt von Wärmedurchgangszahl und Exaftfahr zeugfläche bestimmten Wärme-▼erlusteε von der Fahrzeuggeschwindigkeit

Figur 2 eine Gegenüberstellung der mit den bekannten und der erfindungsgemäßen Heizungseinrichtung erzielten Luftdurchsätze und der theoretisch erforlichen Luftdurchsätze in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit.

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In "Figur 1 ist die Abhängigkeit des Luftdurchsatzes durch den Innenraum eines Kraftfahrzeuges in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit dargestellt. Auf der linken Ordinate ist die durchgesetzte Luftmenge in kg je Stunde, und auf der Abszisse die Fahrgeschwindigkeit in km je Stunde abgetragen. Bie Kurve A zeigt die durchgesetzte Luftmenge in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit bei. einer Heizungs- und Belüftungsanlage ohne Gebläse. Wie die Kurve A zeigt, steigt die durch d.en Innenraum des Kraftfahrzeuges durchgesetzte Luftmenge steil und linear mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit an. Die Kurve B zeigt die durchgesetzte Luftmenge in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit bei einer Heizungsund Belüftungsanlage, die mit einem Gebläse versehen ist und deren Gebläse ständig mitläuft. Ein Vergleich dieBer beiden Kurven A und B zeigt deutlich, daß die durch den Innenraum eines Kraftfahrzeuges durchgesetzte Luftmenge bei Verwendung eines Gebläses mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit bei weitem nicht in dem Maße absteigt, wie es bei einer Heizungs- und Belüftungsanlage ohne Gebläse der Fall ist. Obgleich der Luftdurchsatz bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit mit Hilfe eines Gebläses erheblich verringert werden kann im Vergleich zu einer Heizungs--und Belüftungsanlage ohne Gebläse, liegt der Luftdurchsatz bei einer Heizungsanlage mit Gebläse noch weit über dem Wert, der ausreichen würde, um dem Fahrzeuginnenraum gerade soviel an Wärmemenge zuzuführen, wie dem Fahrzeuginnenraum durch die von außen einwirkenden Einflüsse, wie beispielsweise den Fahrtwind, entzogen wird. Mit anderen Worten kann auch durch die Verwendung eines Gebläses nicht verhindert werden, daß die Temperatur im Fahrzeuginnenraum aufgrund der überschüssigen» zugeführten Wärmemenge mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit ansteigt, Wenn man eine als angenehm empfundene Fahrzeuginnentemperatur konstant halten will, muß also auch

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OBlGfNAL INSPECTED

bei Verwendung eines Gebläses die dem Fahrzeuginnenraum zügeführte Luftmenge entsprechend der Fahrgeschwindig- .

keit geregelt werden.

In die Figur 1 wurden noch zwei mit gestrichelten Linien dargestellte Kurven C und D aufgenommen, welche die Abhängigkeit des Wärmeverlustes der Karosserie von der Fahrgeschwindigkeit darstellen. Auf der rechten Ordinate des in der Figur 1 dargestellten Diagramms ist das Produkt K aus der Wärmedurchgangszahl und der Fläche eines Versuchsfahrzeuges in kcal je Stunde und Grad abgetragen. Auf der Abszisse ist wie vorher die Fahrgeschwindigkeit in km je Stunde aufgezeichnet. Die Kurve C zeigt die Abhängigkeit des Produktes K von der Fahrgeschwindigkeit bei Verwendung einer Heizungs- und Belüftungsanlage ohne Gebläse, während die Kurve D die Abhängigkeit des Produktes K von der Fahrgeschwindigkeit bei Verwendung einer Heizungs- und Belüftungsanlage mit Gebläse zeigt. Beide Kurven C und D steigen mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit an. Wenn man davon ausgeht, daß die Fläche des oder der Versuchsfahrzeuge konstant ist, zeigen die beiden Kurven C und D deutlich, daß die Wärmedurchgangszahl und damit die dem Fahrzeug envzogene Wärmemenge mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit ansteigen. Die auf einen Betrieb ohne Gebläse zurückgehende Kurve C steigt stärker an als die Kurve D, die das Ergebnis eines Betriebes mit Gebläse ist. Die Ursache· für den unterschiedlichen Anstieg der beiden Kurven C und D mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit läßt sich folgendermaßen erklären. In die Wärmedurchgangszahl gehen die Wärmeübergangszahlen an den Grenzflächen des Wärmeüberganges ein, die mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit des an den Grenzflächen vorbeistreichenden Mediums zunehmen. Während die Strömungsgeschwindigkeit der an der Außenhaut vorbeiatreichenden Luft bei jeder Fahrgeschwindigkeit einen bestimmten Wert hat, unabhängig da-

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von, ob das Fahrzeug mit einer Heizungs- und Belüftungsanlage mit oder ohne Gebläse ausgestattet ist, ändert sich die Strömungsgeschwindigkeit der an der Innenseite der Fahrzeugwand entlangstreichenden Luft in starker Abhängigkeit davon, ob eine Heizungs- und Belüftungsanlage mit oder ohne Gebläse verwendet wird. Wie die Kurve A in Figur 1 zeigt, nimmt die durchgesetzte Luftmenge und damit deren Strömungsge -.hWindigkeit bei einer Heizungs- und Belüftungsanlage ohne Gebläse mit steigender Fahrgeschwindigkeit wesentlich stärker zu als es entsprechend der Kurve B bei einer Heizungs- und Belüftungsanlage mit Gebläse der Fall ist. Aufgrund der bei einem Betrieb ohne Gebläse auftretenden, größeren Strömungsgeschwindigkeiten entstehen auch größere Wärmeübergangszahlen, die zu größeren Wärmedurchgangszahlen im Vergleich mit einer Heizungs- und Belüftungsanlage mit Gebläse führen.

Nach Kenntnis der Wärmeverluste der Karosserie,.die sich mit Hilfe des obengenannten Produktes K und der Temperaturdiffe."enz zwischen der Fahrzeuginnentemperatur und der Außentemperatur errechnen lassen, kann man die Wärmebilanz über das Kraftfahrzeug mit den zugeführten und den abgeführten Wärmemengen aufstellen. Geht man von der Bedingung aus, daß die zugeführten Wärmemengen gleich den abgeführten Wärmemengen sein müssen, um eine konstante Fahrzeuginnentemperatur zu erhalten_f so lassen sich auf dem Umweg über die Wärmebilanz die Luftmengen bestimmten, die für eine von der Fahrzeuggeschwindigkeit unabhängige und konstante Fahrzeuginnentemperatur erforderlich sind.

In Figur 2 zeigen die Kurven E und F die bei jeder Fahrgeschwindigkeit theoretisch erforderliche Luftmenge in kg je Stunde, mit welcher eine von der Fahrgeschwindigkeit unabhängige, konstante Fahrzeugiimeiitemperabiir er-

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reicht werden kann. Die beiden Kurven E und F hängen dabei im wesentlichen von zwei Parametern ab, von denen der eine die Temperaturdifferenz zwischen der Austrittstemperatur der Luft aus der Heizung und der Fahrzeuginnentemperatur und der andere die.vom Gebläse bei Stillstand des Fahrzeugs geförderte Luftmenge ist. Die Kurven verlaufen unabhängig von der Größe der Paranfeter im wesentlichen parallel zueinander?. Ist die Temperaturdifferenz zwischen der Austrittstemperatur der Luft aus der Heizung und der Fahrzeuginnentemperatur groß, so wird man ein Gebläse mit einem kleineren Luftdurchsatz wählen. Im allgemeinen wird man jedoch für eine nicht allzugroße Temperaturdifferenz zwischen der Eintrittstemperatur der Luft in den Fahrgastraum und der Fahrzeuginnentemperatur und für einen entsprechend größeren, vom Gebläse geförderten Luftdurchsatz sorgen, da sich hierdurch die gewünschte Temperatur leichter einstellen und regeln läßt. Die beiden Kurven E und F stellen somit ciie Bedarfslinien für den erforderlichen Luftdurchsatz dar, wobei für die Kurve E von einem größeren durch das Gebläse geförderten Luftdurchsatz.bsi stillstehendem Tahrzeug ausgegangen wurde als bei der Kurve F. Beim Auslegen eines Gebläses für Heizungs- und Belüftungsanlagen wird man im allgemeinen von bei stehendem Fahrzeug geförderten Luftmengen ausgehen, die zwischen den Kurven E und F liegen, da mit diesen Werten die besten Ergebnisse erzielt werden.

Die in gestrichelten Linien dargestellte Kurve G zeigt die in den Fahrzeuginnenraum geförderte Luftmenge in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit bei Verwendung einer herkömmlichen Heizungs- und Belüftungsanlage mit einem Gebläse. Wie der Figur 2 zu entnehmen ist, steigt die von einer herkömmlichen Heizungs- und Belüftungsanlage geförderte Luftmenge mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit sehr rasch über den erforderlichen Luftdurchsatz an, so daß dem Fahrzeuginnenraum eine überschüssige Luft-

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menge und damit eine überschüssige Wärmemenge zugeführt wird, die zu einer Erhöhung der Fahrzeuginnentemperatur führt. Wie die Kurve G seigt, wurde νς>η einem Luftdurchsatz von 210 kg je Stunde bei einer Fahrgeschwindigkeit von 20 lan je Stunde ausgegangen. Der bei einer Geschwindigkeit von 2o km je"Stunde geförderte Luftdurchsatz liegt bei' dem Verlauf nach der Kurve G unterhalb des gemäß der Kurve F geförderten Luftdurchsatzes. Bereits bei einer Fahrgeschwindigkeit von 5o km je Stunde erreicht der mit herkömmlichen Heizungs- und Belüftungsanlagen geförderte Luftdurchsatz die Bedarfslinie F und liegt bereits bei einer Fahrgeschwindigkeit von 90 km je Stunde über der Bedarfslinie E und steigt mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit weiterhin steil an» Während bei den Bedarfslinien E und F die Steigung der Kurve mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit abnimmt, d. h. die Zunahme der erforderlichen Luftmenge geringer wird, nimmt die Steigung der Kurve G mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit ständig zu, so daß sich die beiden·Kurven G und E bzw, F mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit immer weiter voneinander entfernen. Dies bedeutet, daß die von herkömmlichen, mit Gebläse ausgestatteten Eeizungs- und Belüftungsanlagen geförderte Luftmenge mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit immer mehr von der. erforderlichen Luftmenge abweicht. Die Folge ist, daß die Fahrzeuginnentemperatur bei Fahrgeschwindigkeiten über 100 km je Stunde übermäßig stark ansteigt.

Wie die Kurve G und die beiden Bedarfslinien E und F zeigen, klaffen die von herkömmlichen Heizungs- und Belüftungsanlagen geförderten Luftmengen und die erforderlichen Luftmengen zur Erzielung einer konstanten Fahrzeuginnentemperatur weit auseinander. Mit Hilfe der Erfindung noil jedoch die große Abweichung zwischen den tatsächlich geförderten Luftmengen und den erforderlichen Luftrcengen möglichst gering gehalten werden.

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Gemäß der Erfindung wird der Luftsammelkasten einer herkömmlichen Heizungs- und Belüftungsanlage über eine.Leitung, beispielsweise mit einem in der Kraftfahrπqugin~~ dustrie üblichen flexiblen Schlauch, mit einer Stelle an der Außenhaut der Karosserie des Fahrzeugs verbunden, an welcher aufgrund des Fahrtwindes ein unterdruck herrscht. Durch diese Verbindungsleitung wird der durch den Staudruck hervorgerufene Überdruck im Luftsammeikasten vermindert, wodurch gleichzeitig der Luftdurchsatz durch den Fahrzeuginnenraum verringert wird. Da sowohl der Staudruck als auch der an bestimmten Stellen der Fahrzeugkarosserie auftretende Unterdruck von der Fahrgeschwindigkeit abhängen und mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit ansteigen, kann durch die erfindungsgemäße Maßnahme der im Inneren des Luftsammelkastens herrschende Überdruck in einfacher Weise in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs ausgeglichen werden. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Maßnahme ist es möglich, dem Fahrzeuginnenraum eine Luftmenge zuzuführen, die der erforderlichen Luftmenge zur Erzielung einer konstanten Fahrzeuginnentemperatur sehr nahe kommt.

In Figur 2 zeigt die strichpunktierte Kurve H das mit der erfindungsgemäßen Maßnahme erzielte Ergebnis. Wie aus Figur 2 hervorgeht, wurde von einer Durchsatzmenge von 250 kg ^e Stunde bei einer Fahrgeschwindigkeit von 20 km je Stunde ausgegangen. Wenn man davon ausgeht, daß die Bedarfslinien im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, so liegt die durch die erfindungsgemäße Maßnahme durch den Fahrzeuginnenraum hindurchgeförderte Luffcmenge bei Fahrgeschwindigkeiten bis etwa 100 km Je Stunde etwas unterhalb der erforderlichen Luftmenge und bei einer Fahrgeschwindigkeit über 100 km je Stunde etwas oberhalb der erforderiLohen Luftmongo» Die durch die erfindungsgemäße Naßnahms oralolbara Kurve II

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ist also der Kurve für die erforderlichen Luftmengen sehr stark angeglichen, so daß im wesentlichen die Luftmengen dem Fahrzeuginnenraum zugeführt werden, die zum Aufrechterhalten einer einmal als angenehm empfundene Fahrzeuginnentemperatur erforderlich ist. Mit der erfindungsgemäßen Maßnahme ist es somit möglich, eine einmal eingestellte und erreichte Fahrseuginnenteinperatur unabhängig τοη der Fahrgeschwindigkeit im wesentlichen konstant zu halten.

Der mit dem Luftsammeikasten verbundene Sehlauch kann mit jeder Stelle der Fahrzeugaußenhaut verbunden sein, an welcher aufgrund des Fahrtwindes ein Unterdruck herrscht. Am zweckmäßigsten ist es jedoch, den Schlauch in ein Loch am Türrahmen münden zu lassen, welches bei geschlossener Tür durch die seitliche Stirnwand der Tür abgedeckt ist, die um die Breite des Türspaltes vom Türrahmen in Abstand liegt. Auf diese Weise ist das freie Ende des mit dem Luftsammeikasten verbundenen Schlauches auf der einen Seite über den Türspalt mit einer Stelle der Fahrzeugaußenhaut verbunden, an welcher ein Unterdruck herrscht. Auf der anderen Seite ist das freie Ende des Schlauches von außen nicht sichtbar und gegen Verschmutzung geschützt.

Der den Luftsammeikasten mit der Fahrzeug-Außenhaut verbindende Schlauch kann auch mit einer wahlweise verschließbaren Verschlußklappe versehen sein, mit welcher die Verbindung des Luftsammeikastens mit der Fahrzeug-Außenhaut wahlweise unterbunden werden kann. Wenn die Verschlußklappe verschlossen ist, wird der Staudruck im Luftsammelkasten nichb abgebaut, so daß die maximale Luftmenge Ln den Fahrzeuginnenraum fließt und dem Fahrzeuginnenraum somit eine große Wiirmomenge zuführt. Hierdurcih kann der Fahgaaträum sehr rasch auf die gwünschtü Temperatur aufgeheizt warden. Sowie die

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gevünsehte Innentemperatur eri-eicht ist, kann die Verschlußklappe geöffnet werden, so daß dem Fahrgastraum im viesentlichen nur soviel Luft zugeführt wird, als erforderlich ist, um die erreichte Innentemperatur konr.tant zu halten.

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Claims (2)

1. Hei Hung ε?-· und Belüftungsanlage für Kraftfahrzeuge nit einem im Fahraeirg angeordneten Luft same !kasten, der über Lufteintrittröffnungen in der Außenhaut des Fahrzeugs im Staudruekgebiet in dear liähe der Frontscheibe mit der Außenatmosphäre und über Luftaustritt soff nungen mit dem Fahrzeuginnenraum in Verbindung steht, sowie mit einem die Luft durch den Luftsammelkasten blasenden Gebläse, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftsammelkasten über eine Leitung mit einer Stelle der Fahrzeug-Außenhaut verbunden ist, an welcher aufgrund des Fahrtwindes ein Unterdruck herrscht.
2. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Sammelkasten über eine Leitung verbundene Stelle der Fahrzeugaußenhaut im Bereich eines Türspaltes liegt *

   J. Anlage nach .einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet _t daß die Leitung mit einer wahlwei se betätigbaren Tersehlußklappe versehen ist«

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